JPH0735553A - 方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は地磁気の向きを検知してその向きと
装置との相対関係に基づいて方位を検出する方位検出装
置に関し、地磁気方位センサの周辺に配設された電気装
置の作動に伴って発生する磁界の影響を排除することを
目的とする。 【構成】 地磁気方位センサ周辺に配設した電気装置が
オンしたかを見る（ステップ１００）。オンしていなけ
れば地磁気方位センサの出力をそのまま方位信号として
認識する（ステップ１０２）。電気装置がオンしている
場合は何れの装置がオンしたかを検出し、その電気装置
がオンした際に地磁気センサが被る影響を補正し得る値
として記憶していた補正値を読みだす（ステップ１０
４，１０６）。この補正値で地磁気方位センサの出力を
補正して電気装置の作動による影響を排除した方位信号
を演算して後の処理を行う（ステップ１０８〜１１
２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は方位検出装置に係り、特
に地磁気の向きを検知してその向きと装置との相対関係
に基づいて方位を検出する方位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、簡易な構成で方位を検出し得
る装置として地磁気の向きを検出し、その向きとの相対
的な関係より方位検出を行う装置が知られている。これ
らの装置は、車両等の移動体におけるナビゲーション装
置を構成するにあたって有用であり、検出した方位と移
動速度とから移動方向及び移動距離を適宜検出してディ
スプレイ上に表示するナビゲーション装置等が実用化さ
れるに至っている。

【０００３】ところで、このように地磁気の向きを基準
として方位検出を行う装置では、装置の外部空間に地磁
気以外の磁界が存在する領域ではその影響で方位を誤検
出する場合がある。例えば車両におけるナビゲーション
装置への適用を想定した場合、電気鉄道に近接した領
域、高圧送電線の直下等においては、大電流の流通に伴
って発生する強力な磁界の影響で、かかる領域の走行中
は方位を誤検出し易いことが知られている。

【０００４】特開昭６３−２０４１１２号公報は、かか
る点に鑑み、ナビゲーション装置の地図情報内に地磁気
以外の強力な磁界の存在する領域と、その磁界が方位検
出装置に与える影響とを記憶させると共に、ナビゲーシ
ョン装置上で車両がそのような領域を通過することを検
知した際には、地磁気以外の磁界の影響を排除すべく補
正を行う装置を開示している。

【０００５】この場合、方位の誤検出の原因となる磁界
の影響が予め判明しており、その影響を適切に排除し得
るため、かかる補正機構を備えていない方位検出装置に
比べて高い精度をもって方位が検出することが可能であ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両には一
般にオーディオアンプやパワーウィンドウ、さらにはブ
ロアモータ等種々の電機装置が搭載されており、これら
はそれぞれ強力な磁界の発生源となる。つまり、これら
の電機装置の作動状態によっては車内に流通する電流の
状態、すなわち車内に発生する磁界の状態が大きく変動
し、方位検出装置の検出精度に多大な影響を与える場合
がある。

【０００７】しかしながら、これらの磁界変化の発生時
期は、電機鉄道や高圧送電線等のように車両の走行領域
等によって特定できる性質のものではなく、上記従来の
方位検出装置もこのような磁界の変動に対しては何らの
補正手段も備えておらず、単に搭載位置を考慮して磁界
変化の影響に対処するに過ぎなかった。

【０００８】このため従来の方位検出装置は、種々の電
機装置の作動状態によっては方位の検出精度が悪化する
場合があると共に、地磁気方位センサの搭載位置を適当
な部位に確保する必要があり、例えばこのセンサをルー
フ部に搭載する場合には、地磁気センサの直近にはサン
ルーフの装着ができなくなる等の問題をも有するもので
あった。

【０００９】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、車両に搭載される電機装置の動作に伴う磁界の
変化状況を予め記憶しておくと共に、電機装置の動作状
態を監視して、その動作状態に応じて地磁気方位センサ
の出力を補正することにより上記の課題を解決し得る方
位検出装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、電機装置
の作動状態によって磁界強度の変化する領域内に配設さ
れた地磁気方位センサを用いて磁界の向きを検出し、該
検出した磁界の向きに基づいて方位を検出する方位検出
装置であって、前記電機装置の作動状態を検出する作動
状態検出手段と、前記電機装置の作動に伴う磁界強度の
変化が前記地磁気方位センサに与える影響を記憶する影
響度記憶手段と、前記作動状態検出手段の検出結果と前
記影響度記憶手段の記憶内容とより前記地磁気方位セン
サが前記電機装置から現に受けている影響を推定し、前
記地磁気方位センサの出力に基づいて、該影響を排除し
た形で方位を演算する方位演算手段とを有する方位検出
装置により達成される。

【００１１】

【作用】本発明に係る方位検出装置において前記地磁気
方位センサには、地磁気に加えて前記電機装置を発生源
とする磁界が印加される。この場合において、前記電機
装置を発生源とする磁界強度は、前記電機装置の作動状
態に対してほぼ一義的に決定し、従って、該磁界によっ
て前記地磁気方位センサが被る影響も前記電機装置の作
動状態に対してほぼ一義的に決定する。

【００１２】そして、前記影響度記憶手段は前記電機装
置の作動状態に対応させて前記地磁気センサが被る影響
を予め記憶する。前記方位演算手段は、前記作動状態検
出手段によって検出した状態に対応する影響度を前記影
響度記憶手段から読みだし、その影響を相殺すべく前記
地磁気方位センサの出力に基づいて演算される方位を補
正する。従って、当該方位検出装置からは、前記電機装
置の作動状態にかかわらず常に地磁気のみが印加された
場合と同等の出力が得られることになる。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例である方位検出装
置１を用いて車載用ナビゲーション装置を構成した場合
のブロック構成図を示す。方位検出装置１の地磁気方位
センサ２は、ナビゲーション装置を搭載する車両を取り
巻く空間内に存在する地磁気の向きを検出するセンサで
あり、具体的には図３に示す如き構成によって実現され
る。

【００１４】すなわち地磁気方位センサ２は、図３に示
すようにコア２ａ，励磁コイル２ｂ，及び２つの検出コ
イル２ｃ，２ｄによって構成される。ここでコア２ａ
は、パーマロイ等の高透磁率の磁性体をドーナツ状に成
形したもので、その本体には励磁コイル２ｂがトロイダ
ル状に巻回されている。ここで、励磁コイル２ｂには、
例えば１０ｋHz程度の交番電圧を印加している。

【００１５】また、コア２ａには検出コイル２ｃ，２ｄ
が９０°の角度で交差して巻回されている。従って、各
検出コイル２ｃ，２ｄ内を貫く磁束Ｂが変化すれば、検
出コイル２ｃ，２ｄの両端にはＢの変化率に応じた起電
力が発生することになる。

【００１６】ところで、地磁気方位センサ２が磁界の存
在しない領域に配設されているとすれば、検出コイル２
ｃ，２ｄと錯交する磁束は励磁コイル２ｂの作用で発生
してコア２ａ内を流通する交流磁束Ｂ_ACのみである。そ
して、この磁束Ｂ_ACはコア２ａ内を還流しており、各検
出コイル２ｃ，２ｄには常に一方からＢ_ACが入射し、他
方からＢ_ACが出射する関係が成立する。このため、Ｂ_AC
の絶対値は交流的に変化するが各検出コイル２ｃ，２ｄ
を貫く磁束の総数Ｂは結局“０”のまま一定であり、こ
れらの検出コイル２ｃ，２ｄには何らの起電力も発生し
ない。

【００１７】一方、コア２ａに流通する交流磁界Ｂ
_ACは、コア２ａの磁化状態を変化させるように作用す
る。すなわちコア２ａに適当なピーク値を有する交流磁
界Ｂ_ACが印加されると、Ｂ_ACの変化に伴ってコア２ａは
磁気飽和状態と磁気非飽和状態を繰り返すことになる。

【００１８】図４は、地磁気方位センサ２を磁界強度Ｈ
の領域に配置した場合にコア２ａを貫く磁力線を模式的
に表したもので、同図（Ａ）はコア２ａが磁気非飽和の
状態を、同図（Ｂ）はコア２ｂが磁気飽和の状態を示し
ている。

【００１９】これら各図に示すように、コア２ａが磁気
非飽和である場合には、コア２ａ周辺の磁力線はコア２
ａの中に引き込まれるのに対し、コア２ａが磁気飽和の
状態である場合、もはやコア２ａには外部の磁力線を引
き込む余力が存在せず、周囲の磁力線はコア２ａを素通
りすることになる。

【００２０】この結果、コア２ａが磁気飽和状態である
場合と磁気非飽和である場合とでは、コア２ａの外周に
巻回されている検出コイル２ｃ内を貫通する磁力線の数
が異なるものとなり、このような磁気飽和と磁気非飽和
の状態が交互に形成されればその変化に対応して、検出
コイル２ｃを貫く磁束Ｂも、磁界Ｈの強度に応じた振幅
で時間的に変化することとなる。

【００２１】この結果、図３に示すように地磁気行方位
センサ２を外部磁界Ｈに対して水平に配設すると、検出
コイル２ｃ，２ｄの端子間には励磁コイル２ｂに印加さ
れている交番電圧の周期、すなわちコア２ａの磁気飽和
・磁気非飽和の反転周期、及び外部磁界Ｈに応じた起電
力Vx，Vyが発生することになる。

【００２２】ここで図３に示すように、磁界Ｈの検出コ
イル２ｃに対する入射角をθとすれば、検出コイル２ｃ
の出力VxはＨcos θに、また検出コイル２ｄの出力Vyは
Ｈsin θに応じた値を示す。従って、検出コイル２ｃの
出力Vxと検出コイル２ｄの出力VyをそれぞれＸ軸、Ｙ軸
にとって直角座標上に表すと、磁界Ｈの入射角θに対し
て点（Vx，Vy）は、図５に示す如き軌跡を描くことにな
る。

【００２３】尚、図５中（Vx，Vy）の軌跡の中心点Ｏ
（Vxn ，Vyn ）は、磁界Ｈが存在しない場合における検
出コイル２ｃ，２ｄの端子間電圧として設定したバイア
ス電圧であり、地磁気方位センサ２に固有の固定値であ
る。

【００２４】従って、地磁気方位センサ２において検出
コイル２ｃ，２ｄの端子間電圧Vx，Vyをそれぞれ検出す
れば、 θ＝ tan^-1｛（Vy−Vyn ）／（Vx−Vxn ）｝ ・・・（１） として入射各θを算出することが可能である。このた
め、地磁気方位センサ２の車両への取付け角を予め設定
しておけば、各検出センサ２ｃ，２ｄの出力Vx，Vyの値
より、地磁気に対する車両の姿勢角を容易に検出するこ
とが可能である。

【００２５】ところで、かかる地磁気方位センサ２を用
いて方位の検出を行うにあたっては、如何に種々のノイ
ズ的な磁界の影響を排除して地磁気を検出するかが問題
となる。前記したように車両が高圧送電線や電機鉄道等
と近接して走行する場合にはこれらを発生源とする磁界
が発生し、また車両に搭載される種々の電機装置の作動
状態によっては車内の磁界分布事態が変動することか
ら、単に検出コイル２ｃ，２ｄの出力Vx，Vyを監視する
だけでは、適切な方位検出精度を得ることができないか
らである。

【００２６】この場合において、高圧送電線等の影響に
ついては車両の走行中における発生頻度が比較的低く、
またその影響は原則として一時的なものであるため、事
後的に適宜センサの出力特性を補正することで十分に対
処が可能であり、これについては従来より種々の補正方
法が考案されている。

【００２７】これに対して、車両に搭載される種々の電
機装置の影響については、これらを発生源とする磁界が
比較的小さく、車内において地磁気センサ２と各種電機
装置との距離を十分に確保しさえすればその影響を小さ
く抑制することが可能であることから、従来は専らそれ
らの搭載位置の問題として捕らえられていた。

【００２８】しかしながら、近年では車両に搭載する電
機装置の数が増加すると同時に、オーディオアンプの大
電力化や大消費電力のパワーシート等の普及に伴い車内
の磁界分布の影響についても何らかの処置を講ずる必要
が生じている。例えば図６は、車載用電子制御装置の搭
載位置として代表的な点に地磁気方位センサ２を配置
し、各種電機装置がオンの場合とオフの場合とで検出コ
イル２ｃ，２ｄから出力されるVx，Vyが如何に影響され
るかを測定した結果を示す。

【００２９】同図から、測定を行った車両については例
えばダッシュボード上部（図６（Ａ））やルームランプ
下部（図６（Ｂ））またはトランク床面（図６（Ｆ））
等に地磁気センサ２を配設した場合には、各種の電機装
置の影響が比較的小さく、運転席下、すなわちパワーシ
ート駆動モータ直下（図６（Ｃ））や、助手席のオーデ
ィオアンプ上等では、電機装置の作動状態によって出力
値が大幅に影響されることが判る。

【００３０】このように、車載の電機装置を発生源とす
る磁界は、その絶対出力が比較的小さいことから、ある
程度離間した位置に配設された地磁気方位センサ２に対
してはさほど大きな影響を与えることはないが、その反
面、地磁気方位センサ２と磁界発生源とが極めて近接し
て配設される場合には、大幅な出力誤差の原因となる。

【００３１】この場合において、地磁気方位センサ２の
出力変動からオーディオアンプを発生源とする磁界の影
響を排除することができれば、地磁気方位センサ２を助
手席下に搭載したうえで適切な方位検出が実行可能であ
り、各種部品の搭載スペース上の制約緩和に大きく寄与
するとともに、地磁気方位センサ２をダッシュボード上
に搭載する場合等に比べて却って高い検出精度が確保で
きることになる。

【００３２】図１に示す本実施例の方位検出装置は、か
かる要求を満たすべく考案されたものである。すなわち
図１に示すように、方位検出装置１には車両に搭載され
るオーディオアンプ１０₁ ，パワーシート１０₂ ，及び
サンルーフ１０ｎ等の電機装置のオン・オフ状態を監視
するデコーダ３を備えている。

【００３３】更に、影響度記憶回路４には、オーディオ
アンプ１０₁ 等の電機装置が単独で、または複数組み合
わせてオンとなった場合に、その電機装置の作動によっ
て地磁気方位センサ２が受ける影響度が記憶されてい
る。そして、方位演算回路５はこれらデコーダ３及び影
響度記憶回路４から適宜必要なデータを読み込んで地磁
気方位センサ２の出力補正を行う。

【００３４】図２は、方位演算回路５が、地磁気方位セ
ンサ２の出力信号、及びデコーダ３、影響度記憶回路４
の出力データに基づいて方位を演算するルーチンのフロ
ーチャートを示す。以下、同図を参照して、本実施例の
方位検出装置１の動作について説明する。尚、同図に示
すルーチンは、所定時間毎に起動する割り込みルーチン
である。

【００３５】同図に示すルーチンが起動すると、先ずス
テップ１００において、デコーダ３の出力状態より何れ
かの電機装置がオン状態に移行したか否かの判別を行
う。何れの電機装置もオンとなっていなければ、何ら地
磁気方位センサ２の出力Vx，Vyを補正する必要がないか
らである。

【００３６】従って、上記ステップ１００において何れ
の電機装置についても作動開始が検出されなかった場合
は、以後ステップ１０２へ進んで通常の演算処理に従っ
て以後の処理を行う。

【００３７】一方、上記ステップ１００において何れか
の電機装置がオンしたことが検出された場合、ステップ
１０４へ進んでデコーダ３から出力されるデコード信号
に基づいて、いずれの電機装置がオンとなっているのか
を判断する。このように、本実施例の方位検出装置１に
おいては、デコーダ３が前記した作動状態検出手段を実
現している。

【００３８】そして、オンとなっている電機装置が特定
できたらステップ１０６へ進み、オンとなっている電機
装置の組み合わせに対応した補正値を、前記した影響度
記憶手段に相当する影響度記憶回路４から読みだす。こ
の場合において、影響度記憶回路４に記憶されているデ
ータは、地磁気方位センサ２に対して電機装置１０₁〜
１０ｎが与える影響を予め個別に測定して設定したもの
である。

【００３９】ところでこの影響度は、車両内における地
磁気方位センサ２や磁界の発生源である各種電機装置１
０₁ 〜１０ｎの搭載位置が変更されない限りほとんど変
化することはない。このため、上記ステップ１０６にお
いて読みだす補正値は、常に電機装置の作動状態を相殺
するに適した値として担保されたものである。

【００４０】以後、ステップ１０８で地磁気方位センサ
２のＸ，Ｙ軸に対する出力値Vx，Vyを検出し、ステップ
１１０において、そのVx，Vyに上記ステップ１０６で求
めた補正を施して電機装置１０₁ 〜１０ｎの影響を排除
した出力値Vx′，Vy′を算出する。

【００４１】そしてステップ１１２では、何れの電機装
置も作動していない場合は上記ステップ１０２で求めた
地磁気方位センサ２の出力Vx，Vyを、また何れかの電機
装置が作動いている場合には、作動状態に合わせて設定
された補正したVx′，Vy′を、それぞれ方位検出装置１
の検出した方位信号（Vx，Vy）として推測航法ルーチン
を実行する主制御装置１１へ供給する。

【００４２】このように、本実施例の方位検出装置１に
よれば、車両に搭載された種々の電機装置１０₁ 〜１０
ｎがオンとなることによって発生する磁界の影響を適切
に排除することができ、車内における搭載位置上の制約
を受けることなく車両の外部磁界の向きを適切に検出す
ることが可能である。また、電機装置１０₁ 〜１０ｎの
作動に伴う補正値を影響度記憶回路４に予め記憶させて
いるため、補正を実行するにあたって補正値を演算する
必要がなく、適当な演算速度の基に補正処理を実行する
ことができる。

【００４３】ところで方位検出装置１に接続される主制
御装置１１には、車速センサ１２より車速信号Ｖが供給
されている。そして、主制御装置１１は方位信号（Vx，
Vy）及び地磁気方位センサ２のバイアス値Vxn ，Vyn を
基に上記（１）式より地磁気の入射角θを演算し、その
角度と車速とに基づいて公知の推測航法ルーチンを実行
し、車両が如何なる方向にどれだけ走行したかを演算す
ると共に、予め記憶している地図データと共にその演算
結果をディスプレイ１３上に表示する。

【００４４】このように、本実施例の方位検出装置１
は、主制御装置１１等と共に自己の位置及び進行方向を
地図上に表示するナビゲーション装置を実現するもので
あり、方位検出装置１の特性により、車両に搭載される
種々の電機装置１０₁ 〜１０ｎの影響を受けない高精度
なナビゲーション精度を確保することが可能となる。

【００４５】また、方位検出装置１の要部である地磁気
方位センサ２の搭載位置が、車両のルーフ部等に限定さ
れないことから、生産ライン外でも組付けが可能であ
り、例えば車両ディーラ等におけるディーラオプション
として設定することも可能であり、ユーザの要求に対し
て柔軟に対処することが可能となる。

【００４６】尚、上記実施例の方位検出装置は、内燃機
関を駆動源とする車両を前提としたものであるが、オー
ディオアンプ１０₁ やパワーシート１０₂ に比べて更に
大電流の流通を伴う電気自動車やハイブリッド自動車等
において、駆動源であると共に大きな磁界の発生源とな
る電気モータの周辺、電気モータの制御部、及び回生ブ
レーキの配線用ケーブルの近傍に地磁気方位センサ２を
搭載することも可能である。

【００４７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、地磁気方位
センサの周辺に配設された電気装置の作動状態によっ
て、地磁気方位センサに印加される磁界が変化する場合
においても、その磁界変化の影響が予め記憶され、かつ
電気装置が作動した場合にはその記憶データに基づいて
地磁気方位センサの出力が補正される。

【００４８】従って、本発明に係る磁気方位センサによ
れば、方位を表す信号が電気装置の作動状態によって影
響を受けることがなく、常時安定して地磁気に対する検
出信号を発することができる。また、電気装置の作動状
態に応じて設定される補正値が予め記憶されていること
から、補正の実行に長期を要することがなく、常時適切
な応答性をもって方位データを供給し続けることができ
るという特長を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の方位検出装置を用いたナビ
ゲーション装置のブロック構成図である。

【図２】本実施例の方位演算回路が実行する方位演算処
理ルーチンの一例のフローチャートである。

【図３】本実施例の方位検出装置の磁気方位センサの構
成を表す斜視図である。

【図４】地磁気方位センサの動作原理を説明するための
図である。

【図５】地磁気方位センサの出力特性図である。

【図６】車両の搭載される電気装置が地磁気方位センサ
の出力に与える影響を表す図である。

【符号の説明】

１ 方位検出装置 ２ 地磁気方位センサ ３ デコーダ ４ 影響度記憶回路 ５ 方位演算回路 １０₁ オーディオアンプ １０₂ パワーシート １０ｎ サンルーフ １１ 主制御装置 １２ 車速センサ １３ ディスプレイ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機装置の作動状態によって磁界強度の
   変化する領域内に配設された地磁気方位センサを用いて
   磁界の向きを検出し、該検出した磁界の向きに基づいて
   方位を検出する方位検出装置であって、 前記電機装置の作動状態を検出する作動状態検出手段
   と、 前記電機装置の作動に伴う磁界強度の変化が前記地磁気
   方位センサに与える影響を記憶する影響度記憶手段と、 前記作動状態検出手段の検出結果と前記影響度記憶手段
   の記憶内容とより前記地磁気方位センサが前記電機装置
   から現に受けている影響を推定し、前記地磁気方位セン
   サの出力に基づいて、該影響を排除した形で方位を演算
   する方位演算手段とを有することを特徴とする方位検出
   装置。